一种单面脱碳层比例小于0.7％的热轧高碳钢板带制造方法

摘要

本发明公开了一种单面脱碳层比例小于0.7%的热轧高碳钢板带制造方法，通过控制薄板坯连铸后的连铸坯厚度H为55‑90mm，精轧后的带钢厚度h为1.5‑6.0mm，精轧后的带钢的压缩比H/h≥15；连铸坯入均热炉前的温度为850‑950℃，出炉温度为1100‑1150℃，在炉时间为18‑30min；均热炉加热段空气过剩系数为1.26‑1.30，均热段空气过剩系数为1.30‑1.35，公共段空气过剩系数为1.40‑1.45，均热炉内残氧量为1.5‑4.0%；层流冷却的冷却速率为10‑20℃/s，以使热轧高碳钢板带的单面脱碳层比例小于0.7%，该方法简单，成本低，能提高热轧高碳钢板带的质量。

说明书

技术领域

本发明属于高碳钢板带制造技术领域，具体涉及一种单面脱碳层比例小于0.7％的热轧高碳钢板带制造方法。

背景技术

高碳钢产品的碳含量较高(0.6％以上)，具有高的硬度、良好的耐磨性、红硬性以及良好的淬透性等，主要用于高端锯片、汽车和五金器具等领域。表面脱碳严重是高碳钢制造过程较为突出的质量问题之一，并且碳含量越高，表面脱碳越明显，这对高碳钢的使用性能，如表面硬度、耐磨性和抗疲劳性等将造成不利影响。目前，高品质高碳钢板带要求产品的单面脱碳层比例(单面脱碳层深度/带钢厚度)小于0.8％，但现有技术的高碳钢表面脱碳层比例一般为0.8-1.5％。

高碳钢板带主要有传统热连轧和薄板坯连铸连轧两种生产工艺流程。其中传统热连轧生产的高碳钢脱碳问题尤为突出，单面脱碳层比例达到1.2％以上。改善方法主要有两种：第一种改善方法是铸坯下线冷却后在铸坯表面喷涂防脱碳涂料，然后再对高碳钢坯进行加热。如中国专利201310417239.4提出了一种防止高碳钢坯脱碳的加工方法，具体是将保护涂料采用刷涂、辊涂或喷涂工艺涂覆于连轧钢坯表面，涂层厚度为0.6～0.8mm，然后加热轧制，可有效减少脱碳。另外专利公开号CN1127789、CN1510089和CN102312065A也公开了一种防止钢铁材料加热脱碳的涂料，能有效地降低脱碳层厚度。第一种改善方法需要先对铸坯表面进行清理，再在铸坯表面喷涂涂料，最后再将铸坯二次加热，生产成本较高，生产效率较低。第二种改善方法是通过控制加热条件改善铸坯脱碳深度。如中国专利201510937456.5提出了一种减小重轨脱碳层的加热方法，该方法通过控制加热炉内各加热段的加热温度、停留时间和空燃比来控制铸坯的脱碳层深度。专利公开号CN1438334A公开了一种防止高碳钢坯或钢锭脱碳的加热方法，该加热方法采用强氧化气氛加热钢坯或钢锭，通过表面形成较厚的氧化层抑制脱碳，这种方法使钢坯表面产生大量的氧化铁皮，烧损严重，降低了成材率，并且易在钢板轧制过程中形成表面缺陷。专利CN101195853A公开了一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法，该方法采用弱氧化气氛，通过快速加热的方式缩短加热时间，从而减少钢坯的表面脱碳。第二种改善方法由于其钢坯较厚，入炉温度低，加热速度过快，在炉时间过短，容易导致钢坯无法烧均、烧透，轧制过程不稳定，产品质量不高。与传统热连轧流程相比，采用薄板坯连铸连轧流程生产高碳钢，利用流程短时低温加热的特点，可以在一定程度上改善表面脱碳问题，单面脱碳层比例可控制在1.0％左右，但仍无法完全满足高品质高碳钢的产品质量要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单面脱碳层比例小于0.7％的热轧高碳钢板带制造方法，该方法能控制热轧高碳钢板带的单面脱碳层比例小于0.7％，解决现有技术生产高碳钢产品存在表面脱碳严重的问题，提升产品质量。

本发明所采用的技术方案是：

一种单面脱碳层比例小于0.7％的热轧高碳钢板带制造方法，主要制造流程包括：冶炼→精炼→薄板坯连铸→铸坯均热→高压水除鳞→精轧→层流冷却→卷取；其中，

薄板坯连铸后的连铸坯厚度H为55-90mm，精轧后的带钢厚度h为1.5-6.0mm，精轧后的带钢的压缩比H/h≥15；

连铸坯入均热炉前的温度为850-950℃，出炉温度为1100-1150℃，在炉时间为18-30min；

均热炉加热段空气过剩系数为1.26-1.30，均热段空气过剩系数为1.30-1.35，公共段空气过剩系数为1.40-1.45，通过动态调整使均热炉内残氧量为1.5-4.0％；

层流冷却采用前段快冷工艺，冷却速率为10-20℃/s。

更进一步方案是，薄板坯连铸后的连铸坯厚度H为60-70mm，精轧后的带钢厚度h为1.5-2.5mm，精轧后的带钢的压缩比H/h≥24；

连铸坯入均热炉前的温度为900-950℃，出炉温度为1120-1150℃，在炉时间为20-25min；

均热炉加热段空气过剩系数为1.28-1.30，均热段空气过剩系数为1.32-1.33，公共段空气过剩系数为1.42-1.44，通过动态调整确均热炉内残氧量为2.5-3.8％；

层流冷却工艺的冷却速率为15-18℃/s。

本发明的有益效果在于：

(1)整个制造工艺中无需新增喷涂防脱碳涂料的设备和材料，可操作性强，且显著降低了制造成本；

(2)本发明的铸坯厚度仅为55-90mm，且铸坯的入炉温度达到800℃以上，而出炉温度仅为1100-1150℃，只需要短时低温补热就可以达到目标加热温度并实现温度的均匀化，大幅度降低加热过程铸坯的表面脱碳现象；

(3)炉内残氧量与铸坯的表面脱碳层深度并非呈现单纯的线性关系，当残氧量小于4.0％时，脱碳层深度与残氧量呈正比关系；当残氧量为4.0-5.0％时脱碳层深度达到峰值；当残氧量大于5.0％时，脱碳层深度呈下降趋势；此外，还要综合考虑残氧量与铸坯表面氧化铁皮的关系；当残氧量小于1.5％时，铸坯表面氧化铁皮层薄，粘度大，显著增加了除鳞的难度；当残氧量大于5.0％时，表面烧损大，降低了成材率；为此，将残氧量控制在1.5-4.0％范围内，能最大限度的降低单面脱碳层比例，提高产品质量；

(4)采用控制压缩比和前段快冷工艺的层流冷却方法，可进一步减少高碳的表面脱碳层深度；

(5)能将高碳钢板带单面脱碳层比例控制在小于0.7％的范围内。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是实施例1中高碳钢65Mn的脱碳组织形貌；

图2是实施例2中高碳钢75Cr1的脱碳组织形貌；

图3是实施例3中高碳钢SK85的脱碳组织形貌；

图4是实施例4中高碳钢9SiCr的脱碳组织形貌；

图5是实施例5中高碳钢SK95的脱碳组织形貌。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种单面脱碳层比例小于0.7％的热轧高碳钢板带制造方法，主要制造流程包括：冶炼→精炼→薄板坯连铸→铸坯均热→高压水除鳞→精轧→层流冷却→卷取。

实施例1，如图1所示，本实施例所生产的高碳钢为65Mn，其化学成分如表1所示，其中碳含量为0.65％，铸坯厚度60mm，带钢成品厚度(精轧后的带钢厚度)4.0mm，精轧后的带钢的压缩比为15。连铸坯的入炉温度为850℃，出炉温度1100℃，在炉时间20min，均热炉内加热段空气过剩系数为1.26，均热段为1.30，公共段为1.40，炉内残氧量1.5％，层流冷却采用前段快冷，冷却速度约为18℃/s。产品的单面脱碳层比例如表2所示。

实施例2，如图2所示，本实施例所生产的高碳钢为75Cr1，其化学成分如表1所示，其中碳含量为0.75％，铸坯厚度90mm，带钢成品厚度(精轧后的带钢厚度)6.0mm，精轧后的带钢的压缩比为15。连铸坯的入炉温度为920℃，出炉温度1140℃，在炉时间23min，均热炉内加热段空气过剩系数为1.30，均热段为1.35，公共段为1.45，炉内残氧量3.8％，层流冷却采用前段快冷，冷却速度约为10℃/s。产品的单面脱碳层比例如表2所示。

实施例3，如图3所示，本实施例所生产的高碳钢为SK85，其化学成分如表1所示，其中碳含量为0.85％，铸坯厚度90mm，带钢成品厚度5.0mm，精轧后的带钢的压缩比为18。连铸坯的入炉温度为900℃，出炉温度1140℃，在炉时间25min，均热炉内加热段空气过剩系数为1.26，均热段为1.32，公共段为1.40，炉内残氧量1.6％，层流冷却采用前段快冷，冷却速度约为15℃/s。产品的单面脱碳层比例如表2所示。

实施例4，如图4所示，本实施例所生产的高碳钢为9SiCr，其化学成分如表1所示，其中碳含量为0.90％，铸坯厚度55mm，带钢成品厚度(精轧后的带钢厚度)1.5mm，精轧后的带钢的压缩比为36。连铸坯的入炉温度为950℃，出炉温度1150℃，在炉时间30min，均热炉内加热段空气过剩系数为1.28，均热段为1.32，公共段为1.42，炉内残氧量2.5％，层流冷却采用前段快冷，冷却速度约为20℃/s。产品的单面脱碳层比例如表2所示。

实施例5，如图5所示，本实施例所生产的高碳钢为SK95，其化学成分如表1所示，其中碳含量为0.95％，铸坯厚度70mm，带钢成品厚度(精轧后的带钢厚度)3.0mm，精轧后的带钢的压缩比为23.3。连铸坯的入炉温度为950℃，出炉温度1150℃，在炉时间30min，均热炉内加热段空气过剩系数为1.30，均热段为1.33，公共段为1.44，炉内残氧量3.0％，层流冷却采用前段快冷，冷却速度约为18℃/s。产品的单面脱碳层比例如表2所示。

表1实施例中涉及钢种的化学成分

实施例钢种牌号CSiMnCr165Mn0.650.211.0≤0.20275Cr10.750.230.700.403SK850.850.190.250.2049SiCr0.901.200.401.05SK950.950.200.30/

表2实施例中涉及钢种的表面脱碳情况

本发明目前已经实现了65Mn、75Cr1、SK85、9SiCr、SK95等系列高碳钢的上线试制，产品的表面脱碳层比例可控制在0.7％以下。按照年产量10000吨，吨钢效益500元计算，年效益为500万元。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。